懸挑整體提升平臺在網架施工中的應用

周一波，梁紅波，肖 洲

岳陽建設工程集團有限公司，湖南 岳陽 414000

隨著現代施工工藝的發展及建筑結構形式的不斷變化，鋼結構體系朝著越來越新穎、復雜、多樣的方向發展。大跨空間結構的出現使傳統的施工方法已無法滿足施工要求，于是各種類型的機械化施工新工藝開始出現，這些新工藝的出現必然會影響建筑結構的受力的情況。文章以大型屋面網架為例，研究了使用懸挑式升降平臺對大跨度網架進行整體提升的施工方法，并進行了各構件的設計和控制，探索了大型網架結構施工的新工藝。

1 工程概況

該工程為框架結構，屋面采用螺栓球節點鋼網架結構，網格采用正放四角錐形式，網格尺寸為2.7m×2.7m，面積約為2200m2，周邊下弦支承，周邊支座采用板式橡膠支座，中柱支座采用成品盆式橡膠支座，鋼結構最大安裝標高為+23.33m。

因現場東南角有夾層結構，提升范圍如圖1所示，其他網架桿件采用高空散拼后補桿件。網架提升范圍結構最大跨度為56m，組合網架自身高度為2.7～3.71m，網架提升高度約為9.67m，提升重量為231t。

圖1 提升范圍（單位：mm）

2 網架提升施工難點

（1）確保大跨網架的吊裝安全是施工重點，而常規的滿堂腳手架難以保障安全，因此采用安全、經濟、合理的技術措施至關重要。

（2）該工程節點采用高強螺栓連接，在施工期間必須注意協調同步施工，以避免鋼結構桿件應力集中和應力不對稱的不良情況。

（3）該項目中鋼結構網架采用起步跨整體吊裝，控制起步跨網架吊裝提升的定位精度是結構方面的主要困難，其跨度、長度和質量的選擇同樣重要，在選擇吊裝方法時要確保切實可行。

3 提升技術方案

根據工期要求，結合網架特點和現場實際情況，該工程利用混凝土結構柱設置懸挑提升平臺安裝液壓提升系統，在提升單元與上吊點對應的位置安裝提升下吊點臨時管和下吊具。提升作業共設置9組吊點，每組吊點配置1臺液壓提升器和4根直徑為17.80mm的高強度低松弛預應力鋼絞線。提升設置簡圖如圖2所示。

圖2 提升設置簡圖（單位：mm）

網架地面組裝、調試液壓提升系統確認無異常情況后，進行試提，試提正常后，開始正式提升，將網架整體提升至設計安裝位置，補裝后補桿件，后補桿件采用TC5610塔吊進行補桿。

4 提升施工驗算和設計

提升作業中各結構的穩定性、安全性事關網架提升工作的成敗，提升前需要在結構和設備自重、風荷載和平臺活荷載等組合荷載作用下，對網架和提升支承系統進行結構驗算和分析。驗算分析內容包括作為提升支承系統部分的原有結構柱、懸挑提升平臺和網架等結構在提升過程各工況下的承載力、剛度和整體穩定性，還應分析網架在各提升點的不同步效應及支承系統分步卸載階段的效應。

4.1 網架提升過程驗算和設計

為了解網架提升過程中的結構變化，利用Midas Gen軟件對網架從地面組裝到各支座安裝就位的多個施工階段進行計算分析。在標準組合荷載工況下整體鋼網架在提升過程中的位移分布、應力比值分布分別如圖3、圖4所示。

圖3 提升工況位移分布圖（單位：mm）

圖4 提升工況應力比值分布圖

根據提升工況計算，該工程有桿件需要替換，主要有下吊點臨時管連接的3個節點球和提升支架對應的下吊點節點球，其螺栓球全部替換成焊接球。同時，根據上述的分析結果可知，結構在提升施工過程中，最大應力比值為0.78＜1，滿足規范要求。結構最大變形為-26mm，其支座間距約為38620mm，變形為跨度的1/1485，滿足規范1/400的要求。

4.2 懸挑提升平臺設計

結構柱頂懸挑提升平臺設計參數：提升梁規格為B200mm×250mm×12mm，分配梁、牛腿規格均為B250mm×200mm×12mm，前立柱規格為P180mm×12mm，后立柱、聯系桿件規格均為P140mm×8mm，所有臨時措施材質均為Q235B。提升平臺各桿件之間均采用焊接方式連接，焊縫均采用熔透焊縫，焊縫等級為二級，加勁板采用角焊縫連接。懸挑提升平臺設計圖如圖5所示。

圖5 懸挑提升平臺設計圖（單位：mm）

對于提升平臺的提升過程，采用空間有限元軟件Midas Gen仿真分析，應力及剪應力比值圖分別如圖6、圖7所示。

圖6 提升平臺應力比值圖

圖7 提升平臺剪應力比值圖

根據分析結果可知，提升平臺結構最大應力比值為0.76，最大剪應力比值為0.76，桿件應力比值均小于1，滿足要求。

4.3 提升吊點設計

提升下吊點由加固桿和臨時管組成。加固桿一端焊接在網架焊接球上，另一端焊接在臨時管上。下吊點加固桿和臨時管之間均采用焊接方式連接，臨時管由圓管和底板焊接制成，底板中心開孔。臨時管底板到下弦桿的凈距≥300mm。焊縫均采用熔透焊縫，焊縫等級一級，材料材質均為Q235B，吊點設計圖如圖8所示。

圖8 吊點設計圖（單位：mm）

4.4 主體框架結構驗算

網架施工利用主體框架結構柱，混凝土強度達到設計強度的75%時安裝懸挑提升平臺。網架整體提升時混凝土強度需達到設計值，以確保整體的穩定性。混凝土結構柱施工圖設計：選用C30混凝土，內配主筋為22根HRB400?25mm鋼筋。采用Midas Gen對結構柱在懸挑提升平臺傳力作用進行仿真計算與分析，提升時支承結構最大應力比值為0.37，柱頂最大水平變形為15mm，均滿足《混凝土結構設計規范》（GB 50010—2010）中的相關要求。

4.5 支座連接設計

懸挑提升平臺采用提升埋板與結構柱連接，預埋板和原柱端支座埋板通過連接板連接，具體如圖9、圖10所示。連接板厚度為20mm，連接板、原支座埋板、提升埋板均采用單面坡口熔透焊，焊縫等級為一級，鋼板材質均為Q235B。經核算錨筋抗剪承載力系數為0.524＜0.7，錨筋總截面積滿足要求。

圖9 預埋件詳圖（單位：mm）

5 結束語

大跨度鋼結構網架因連接節點多、應力和變形較復雜、造型不規則等原因，對安裝精度要求較高，吊裝施工的難度較大。文章對采用懸挑提升平臺的鋼網架提升施工進行研究，利用Midas Gen有限元軟件進行提升過程中的結構穩定性驗算，并對懸挑提升平臺及吊點進行了設計，有效地保證了施工安全。